Hva er klassisk mekanikk?

Klassisk mekanikk er en gren av matematikk som beskriver bevegelsen til et objekt som et resultat av dens masse og kreftene som virker på den. Effektene ble først beskrevet av Sir Isaac Newton på 1600-tallet. Newton baserte arbeidet sitt på tidligere forskere, inkludert Galileo Galilei, Johannes Kepler og Christiaan Huygens. Alle teorier innen klassisk mekanikk er basert på eller avledet fra Newtons teorier, og det er grunnen til at klassisk mekanikk ofte omtales som Newtonsk mekanikk.

Newton introduserte sine tre bevegelseslover i sitt mest kjente verk, Principia Mathematica . Disse lovene beskriver hvordan krefter påvirker bevegelsen av et legeme. Den første loven sier at et legeme vil holde seg i ro eller vil bevege seg med jevn hastighet når kreftene som virker på det alle er like. Den andre loven knytter akselerasjonen av et legeme til kreftene som virker på det, og den tredje sier at for enhver handling er det en like og motsatt reaksjon.

Oppførselen til gasser og væsker, svingningen av fjærer og pendler er alle blitt beskrevet ved bruk av klassisk mekanikk. Newton brukte selv lovene sine for å definere tyngdekraftsbegrepet og planetenes bevegelse rundt solen. I sin tur førte disse teoriene til ting som den europeiske industrielle revolusjonen på 1800-tallet og utviklingen av satellitteknologi og romfart i løpet av 1900-tallet.

Det er imidlertid begrensninger for klassiske mekanikkløsninger. Systemer med ekstremer med masse, hastighet eller avstand avviker alle fra Newtons lover. Den Newtonske modellen kan for eksempel ikke forklare hvorfor elektroner utviser både bølgelignende og partikkellignende egenskaper, hvorfor ingenting kan bevege seg med lysets hastighet eller hvorfor tyngdekraften mellom fjerne galakser ser ut til å virke øyeblikkelig.

To nye grener av fysikk har dukket opp: kvantemekanikk og relativitet. Kvantemekanikk, banebryt av Edwin Schroedinger, Max Planck og Werner Heisenberg, tolker bevegelsene til veldig små gjenstander, som atomer og elektroner. Store og fjerne gjenstander så vel som gjenstander som beveger seg nær lysets hastighet er beskrevet av relativt, som ble utviklet av Albert Einstein.

Til tross for disse begrensningene har Newtonsk mekanikk flere fordeler i forhold til kvantemekanikk og relativt. Begge de nyere feltene krever kunnskap om avansert matematikk. Tilsvarende kan kvante- og relativistiske vitenskaper virke motsatt fordi de beskriver atferd som ikke kan observeres eller oppleves.

Heisenberg-usikkerhetsprinsippet sier for eksempel at det er umulig å vite både kroppens hastighet og beliggenhet. Et slikt prinsipp er i strid med hverdagens opplevelse. Newtonsk mekanikkens matematikk er langt mindre utfordrende og brukes til å beskrive kroppens bevegelser i hverdagen.